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1、“計算機網絡基礎”教學實例設計及其應用 1 引言 計算機網絡對大部分大學文科生來說不是必修的課程，但隨著21世紀網絡時代的到來，隨著以信息的獲取、傳輸、分析、處理、發(fā)布和應用能力日益作為衡量現代人基本能力和文化水平的重要標志，并直接影響著學生在職場上的競爭力，因此，在“計算機文化”課程的基礎上，很多文科院校針對高年級學生也逐步開設了“計算機網絡應用”等相關課程，目的在于培養(yǎng)學生在計算機網絡應用方面的愛好和能力。 但計算機網絡是門綜合性很強的課程，涉及到的計算機軟硬件知識很多。對大部分文科學生來說，由于沒有系統地學習有關先導課程，因此對一些計算機網絡體系結構的概念很難想象和理解；加之其它因素

2、的影響，比如，學生不可能花費大量的精力用于與自身專業(yè)沒有太大直接關系的課程上，最終造成教學效果不是很理想，學生反映也很一般。其實對學生來說，對學習計算機網絡還是比較期待，因此，教學的要害就在于如何激發(fā)學生的愛好，引導他們去理解計算機網絡的基本概念，而不僅僅滿足于形式或者幾個網絡工具的使用。 經過幾個學期的摸索，筆者在“計算機網絡基礎”課程的教學中引入了實例化教學的方法，通過一個個實例來展示計算機網絡中TCP/IP協議的一些細節(jié)，使學生對計算機網絡的熟悉更加直觀和清楚，取得良好的效果。 2 實例化教學的概念和必要性 一般情況下，教師在講授計算機網絡基礎課程的時候，通常都會采用理論結合實踐的授

3、課方法：先結合一些課件，講解計算機網絡中的某一個知識點，緊接著，在課堂上或者實驗室演示有關該知識點的一些實踐操作，通過這些演示和實踐來幫助學生對這部分知識進行理解。我們把這種授課方式歸納成如圖1所示的二元授課模式。這種授課模式的特點是由理論直接過渡到實踐，通過實踐來加深對理論的理解，再由理論來指導實踐的進一步擴展，如此反復，最終使理論和實踐都得到提升。 這種授課方式對一些計算機基礎知識扎實，或者對計算機網絡很感愛好，能夠在課外再花一定時間學習的學生可以取得不錯的效果。但對一般文科生來說，由于其抽象思維的能力相對較弱，四周又沒有學習計算機網絡的氛圍和物質條件，加上前期預備知識不夠，很難

4、真正理解理論知識和實踐操作之間的關系，也很難解釋該實踐操作結果的由來。比如，在講授路由協議的時候，教師通常都會將其與現實生活中的郵遞系統聯系起來，甚至還會通過諸如NS2等仿真工具來演示數據包的路由過程。但由于IP數據包是在一個極其復雜的網絡環(huán)境中進行路由的，并且數據包可能會穿越很多網絡，甚至會涉及到分片和重組，這些過程不是簡單地通過演示一些中間過程的結果就能讓學生真正明白的，而必須將其抽象為一個包含一系列連續(xù)動作的整體。因此，在文科學生中講授“計算機網絡基礎”課程的時候，將相關的知識點組合成一個整體，簡略但完整地展示給學生，幫助其對計算機網絡體系結構建立一個大致的輪廓，才能有利于課外的自主學習

5、以及理解后續(xù)的網絡應用?；谏鲜鲈?，我們在教學中，非常注重“實例化教學”的設計與運用。 所謂“實例化教學”，就是針對課程的重點、難點內容，通過適當的方式，如軟件、實際操作序列等，把抽象的內容具體化，以幫助學生理解把握[1]。因此，整個教學活動不再是單純的“理論+實踐”模式，而突出了實例的作用。我們把這種授課方式歸納成如圖2所示的三元模式。 在這種模式下，實例起到一個理論聯系實踐的作用。一方面，它將理論具體化、形象化，以幫助學生理解；另一方面，它又能夠對實踐起一個指導性和解釋性的作用。學生課堂實踐和課后自主學習的時候，直接參照的將是已經具體化的實例，而不是枯燥的知識點；另外，從認知的

6、角度來看，“實例化教學”也有助于激發(fā)學生的學習熱情，讓其在學習中得到樂趣和成就感，加大學習的內驅力。 3 實例開發(fā) 在“實例化”教學中，實例的選擇和設計是難點。這是因為：①實例要具有代表性，必須是教學的重點和難點；②實例要具有完整性，能夠反映某一個知識點或者知識點集合。對文科院校的學生來說，抽象思維是其弱點，設計計算機網絡實例的目的之一就是要幫助學生建立起一個計算機網絡的框架，通過理解這個框架，來幫助把握相關知識，而不僅僅是幾個具體軟件的操作，因此，完整性十分必要。比如，在講授交換機工作原理的時候，可以把學生通常會問到的有關IP數據報、二層交換、路由等概念和一些相關操作組織成一個實例，用以

7、說明二層交換的特點，并指導學生做出在校園網環(huán)境下寢室組網設備的選擇；③實例要具有可設計性。設計實例的目的是要模擬計算機網絡的行為，展示一般應用軟件所屏蔽的網絡細節(jié)，通過形象化這些細節(jié)來幫助學生理解。但假如知識涉及得太泛，重點反而不突出，軟件設計的工作量也太大，效果反而不理想；④實例要具有易操作性。除了課堂，學生在課后自主學習甚至處理實際問題的時候，也會依靠實例軟件，因此，友好的界面，清楚的向導，知識點的有機結合，實際網絡環(huán)境的模擬，以及輸入輸出結果的正確分析都是激發(fā)學生學習愛好和理解知識的外在因素。 因此，我們在實例設計時，十分注重知識點的選擇。我們認為，在整個計算機網絡體系結構中，IP是居于

8、核心的地位，理解IP協議，對理解整個網絡結構會有很大的幫助；并且，學生在使用校園網的時候，面臨的首要問題是配置TCP/IP協議。而大部分學習過“計算機文化基礎”課程的學生不能正確理解IP地址、子網掩碼、網關、DNS等參數的具體含義和作用，甚至不會自己配置。因此，我們首先選擇開發(fā)IP協議的實例，以IP為核心，涉及ARP，RARP，TCP，UDP等協議，演示在校園網環(huán)境下，為什么要這樣配置IP，假如IP設置錯誤，或者掩碼、網關設置錯誤，數據為什么不能正常地發(fā)送和接收。 鑒于目前高校內操作系統的使用情況，我們很輕易地將開發(fā)平臺鎖定在Windows上，同時，根據功能的不同，我們把實例一分為二：一個主要

9、用于演示IP協議，另一個主要用于在校園網環(huán)境下驗證IP協議。 演示軟件主要是通過多媒體來展現以下內容：①校園網的拓樸結構、網絡內部的數據傳輸過程；②個人計算機的IP設置、域名服務器的設置，以及在域名解析過程中所表現出來的各種現象分析；③計算機在訪問Internet網絡時的數據分析等。開發(fā)工具主要是Authorware，輔助開發(fā)工具有Photoshop、Flash、SnagIt截圖工具、音視頻處理工具等。Authorware是課件制作應用比較廣泛的工具，它的最大特點是創(chuàng)造了基于圖標的創(chuàng)作方式，無須編程。通過其內置的40多種過渡效果，5種基本運動形態(tài)，再利用層和Alpha通道，很輕易地完成課件所有

10、的動畫效果。演示軟件流程設計如圖3所示。圖3 演示軟件流程圖 驗證軟件使用微軟的Visual Basic 6.0來實現。利用Icmp.dll、Kernel32.dll、IPHlpApi.dll等動態(tài)鏈接庫所提供的接口函數，實現以下主要功能： ■ 學生宿舍計算機到學生樓宇交換機、分布層交換機、核心交換機等的連通性測試。 ■ 網絡故障診斷。 ■ 網絡配置恢復。 ■ 網絡狀態(tài)的實時監(jiān)控。 ■ IP數據報分析等。 4 教學效果檢驗 在教學實踐的時候，我們先使用演示軟件來講解IP的相關協議，展示網絡數據報的傳輸過程；同時，我們把驗證軟件也分發(fā)給學生，根據演示軟件的內容，學生操作驗證軟件，逐步求證演

11、示軟件上的知識點，完成一個“理論%26lt;-%26gt;實例%26lt;-%26gt;實踐%26lt;-%26gt;理論”這樣的過程。對這種教學方式，學生普遍反映是形象、具體、針對性強，并且，學生可以直接從網上下載驗證軟件，在宿舍里面也可以練習，從而避免了像NS2那樣對于文科學生來說過于復雜的設置。通過這種反復的練習，一個學期后，絕大多數學生的頭腦里已經大致建立起一個計算機網絡的體系結構，優(yōu)秀的學生甚至能夠通過“TCP/IP”網絡層次結構來分析應用軟件。 5 結束語 經過幾個學期的探索和實踐，我們覺得，“實例化教學”非常適合文科院校的計算機教學，尤其是配合學生自主學習，效果十分理想。當然，由于實例的設計和開發(fā)需要一定的周期，因此，眼下我們最需要做的，就是進一步充實實例庫，完善人機界面，使學生樂于使用實例軟件，并從中真正找到學習的愛好。